[發明專利]溝槽填充方法及淺溝槽隔離結構制作方法

無效

• 申請號: 200810202836.4
• 申請日: 2008-11-17
• 公開（公告）號: CN101740457A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 胡亞威;劉明源
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/31
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，特別涉及淺溝槽制造工藝中的溝槽填充方法及淺溝槽隔離結構制作方法。

背景技術

如今，在半導體制造工藝中，一般采用淺溝槽隔離工藝形成隔離結構。在這種工藝中，先在襯底上形成淺溝槽，元件之間用刻蝕的淺溝槽隔開，然后在溝槽側壁和底部形成氧化襯墊，再利用化學氣相淀積(CVD)在淺溝槽中填入絕緣介質，例如氧化硅。在填入絕緣介質之后，用化學機械研磨(CMP)的方法使溝槽表面平坦化。

由于高密度等離子體化學氣相沉積(HDPCVD，High?Density?PlasmaChemical?Vapor?Deposition)法具備有“濺射(Sputtering)”與“沉積”兩個功能，因此在進行沉積的同時，也會進行將沉積物剝落的濺射作用。因而所述高密度等離子體化學氣相沉積具有良好的填溝(Gap?filling)能力，因此應用在形成淺溝槽隔離結構的工藝中，用于將絕緣物質氧化硅填入淺溝槽中。

例如，在申請號為200610071494.8的中國專利申請中就涉及一種使用高密度等離子體化學氣相沉積的淺溝槽隔離結構工藝。參照圖1A所示，首先，提供半導體基底200。接著，利用化學氣相沉積或熱氧化法在基底200上形成包括墊氧化層210與覆蓋其上的墊氮化層220的墊層205。

之后，參照圖1B所示，圖案化墊層205，以暴露出后續在半導體基底200中將形成溝槽隔離物的區域。

接著，參照圖1C所示，以圖案化墊層205為掩模，蝕刻半導體基底200，形成溝槽230。

之后，參照圖1D所示，利用熱氧化法在溝槽230側壁及底部生長氧化內襯層240。

接著，參照圖1E所示，利用氮、氧及硅烷為反應物的高密度等離子體化學氣相沉積法順應性地在墊層205與氧化內襯層240上沉積氮氧化硅層250。

之后，參照圖1F所示，利用氧及硅烷為反應物的高密度化學氣相沉積法在氮氧化硅層250上沉積氧化層260，并將氧化層260填入溝槽230。

接著，參照圖1G所示，利用化學機械研磨平坦化HDP氧化層260，暴露出墊層205。以及濕法蝕刻移除墊氮化層220及墊氧化層210，獲得溝槽隔離物。

然而，在諸如上述的淺溝槽隔離結構工藝中發現，當溝槽填充結束后，如圖2所示，填充物中會出現空洞100。而溝槽填充質量的好壞對于最終形成的半導體器件的質量有較大影響。因而，當出現例如空洞等填充缺陷時，最終形成的半導體器件的質量也會受影響而下降。

發明內容

本發明要解決的問題是目前淺溝槽制造工藝溝槽填充出現空洞的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種溝槽填充方法，包括：使用高密度等離子體化學氣相沉積對溝槽進行填充，控制形成填充物的反應氣體的氣體流量，使得溝槽底部填充物的沉積量大于溝槽側壁的填充物的沉積量。

本發明還提供一種淺溝槽隔離結構制作方法，包括：形成溝槽，使用高密度等離子體化學氣相沉積對溝槽進行填充，以及平坦化所述填充物形成隔離結構，其中，在溝槽填充時，控制形成填充物的反應氣體的氣體流量，使得溝槽底部填充物的沉積量大于溝槽側壁的填充物的沉積量。

與現有技術相比，上述所公開的溝槽填充方法及淺溝槽隔離結構制作方法具有以下優點：控制形成填充物的反應氣體的氣體流量，使得進行高密度等離子體化學氣相沉積時的壓力較低，使得填充時，溝槽底部填充物的沉積量大于溝槽側壁的沉積量，從而減少了對溝槽填充時空洞出現的概率，改善了溝槽填充的質量。

附圖說明

圖1A至圖1G是現有技術淺溝槽隔離結構工藝圖；

圖2是現有技術填充缺陷電鏡圖；

圖3a是本發明溝槽填充方法的一種實施例圖；

圖3b是本發明溝槽填充方法的另一種實施例圖；

圖4是采用圖3a或圖3b所示方法填充溝槽后電鏡圖。

具體實施方式

在對現有溝槽填充工藝的研究中發現，使用高密度等離子體化學氣相沉積對溝槽進行填充時，填充物在溝槽底部與溝槽側壁的沉積速率不同。溝槽側壁的填充物的沉積速率比溝槽底部的填充物的沉積速率快，因而就有可能出現如圖2所示的情況，即當溝槽兩側壁的填充物沉積至互相合攏時，溝槽底部的填充物仍未達到該合攏高度，因而形成了填充物中出現空洞。

上述情況造成的原因是填充物在溝槽底部與溝槽側壁的沉積速率不同引起的，因而，本發明溝槽填充方法就在于使得高密度等離子體化學氣相沉積時，填充物在溝槽底部的沉積量較高，而相應溝槽側壁的沉積量較少。即通過使得填充物在溝槽底部的沉積量大于在溝槽側壁的沉積量，來改善溝槽填充的質量。